CN110115568B - 一种基于智能手机的心率血氧仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开的了一种基于智能手机的心率血氧仪；包括采样模块、通信组件和数据处理器；其特征在于：采样模块通过柔性传输线与通信组件可拆卸式连接；通信组件通过可滑动的数据接口与数据处理器可拆卸式连接。本发明便于携带，体积小，能在不是使用的时候能全部收纳在外壳中，另外本发明设计有两级保护，第一级保护体现在柔性传输线，柔性传输线能抵消掉大部分因手指晃动而对心率血氧仪施加的外力，第二级保护是通过可滑动的数据接口，保证了数据接口与数据处理器在连接固定性能。

Description

一种基于智能手机的心率血氧仪

技术领域

本发明涉及一种基于智能手机的心率血氧仪。

背景技术

通过对脉搏波的分析可以方便地估算出被测者心血管中各项血流参数，如心脏输出量和血管顺应性等指标，其中也包括比较明显的心率和血氧信息。心率是指人体一分钟内心脏的收缩次数，血氧监测的是血液中氧气的饱和度。心率血氧参数为临床病人发病前的检査或发病后治疗过程中的科学指导提供了一种适当而有效的技术手段。由于脉搏波检测不需要复杂而昂贵的设备，且操作简便、性能稳定，是无创性的，因此其在心血管临床医学检查、治疗、康复和保健等各方面都会有良好的应用前景。

随着人们健康意识的不断提高和生活节奏不断加快，人们对快速健康检查需求也越来越多，心率血氧检测仪能够在几秒钟内完成检测，可以快速的对患者进行诊断筛选和对患者病症程度进行检测，将测试结果准确度提高到了医用水平，得到了医务工作者和消费者的认可，并广泛的应用于医用检测和民用自测中。

目前市场上的心率血氧检测设备大多是腕表式和胸带式。在穿戴的舒适性以及易用性上，胸带式需要在使用时捆绑在胸前、衣服下，使用时间较长容易产生异味，易用性体验较差。腕带式检测设备大多使用蓝牙传输数据，与本发明的USB口传输数据的速度相差甚远，导致仪器检测速度较慢，影响检测效率。除此之外，目前市场上在手指端部位测量心率血氧参数的仪器大多使用透射式方式进行测量，反射式测量方法应用很少，市场应用为空白。

普通心率血氧检测仪包含以下部分：测试采样模块、数据处理模块、数据显示模块、数据传输模块、电源模块。心率血氧检测仪中的数据显示模块和电源模块占据了该仪器将近一半的生产成本，导致传统的心率血氧检测仪使用过程中用户体验不佳且生产成本居高不下。而电源模块中的电池无论使用纽扣电池、干电池还是可充电电池都会在生产、使用和报废处理的过程中都会对环境产生污染，并且在使用中增加使用成本。

另外，目前市场上智能型心率血氧检测仪在显示上大多使用微型显示屏，在人机交互中远远不如手机所带来的个人体验，很难将人机交互优化达到手机端的人机交互水平。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种基于智能手机的心率血氧仪。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于智能手机的心率血氧仪；包括采样模块、通信组件和数据处理器；采样模块通过柔性传输线与通信组件可拆卸式连接；通信组件通过可滑动的数据接口与数据处理器可拆卸式连接。

进一步的，采样模块包括不透光的底板，位于底板上设置反射式心率血氧传感器、红外光源和指示灯。

进一步的，通信组件包括外壳，外壳设有与数据处理器连接的数据接口和与采样模块可拆卸式连接的串口。

进一步的，外壳设有容纳腔，容纳腔具有容纳采样模块与柔性传输线的空间。

进一步的，通信组件包括外壳、控制器和数据接口，外壳的上开设有移动槽，数据接口可滑动地设置于移动槽内。

进一步的，外壳内设有托体，托体为设置于外壳内壁的凸条，托体的一端设有下凹部，下凹部容纳数据接口位于外壳内。

进一步的，移动槽位于外壳的第一端面，外壳的第二端面设有开口，第二端面与第一端面相邻，数据接口位于下凹部时，数据接口的拨动面对准开口。

进一步的，移动槽的表面设有齿槽间隔的阻尼部，接口底座的阻尼面设有跟移动槽啮合的啮合部，阻尼面与拨动面相邻。

进一步的，阻尼部的齿在俯视方向呈半圆形。

进一步的，外壳内设置有能够支撑数据接口组件移动的Z字形托体，托体包括下凹部和平行部；下凹部能与外壳的内壁形成一个用于收纳数据接口的腔体；数据接口能沿着平行部平行移动。

综上所述，本发明便于携带，体积小，能在不是使用的时候能全部收纳在外壳中，另外本发明设计有两级保护，第一级保护体现在柔性传输线，柔性传输线能抵消掉大部分因手指晃动而对心率血氧仪施加的外力，第二级保护是通过可滑动的数据接口，保证了数据接口与数据处理器在连接固定性能。

附图说明

图1为本发明的使用状态结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的外壳俯视结构示意图。

图4为本发明的数据接口俯视结构示意图。

图5为本发明的数据接口侧视结构示意图。

图6为本发明的外壳侧视结构示意图。

图7为本发明的采样模块结构示意图。

图8为本发明的采样模块被收纳结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1-8所示，一种基于智能手机的心率血氧仪；包括采样模块11、通信组件2和数据处理器3，数据处理器3通常为智能终端，例如手机或者电脑；采样模块11通过柔性传输线12与通信组件2可拆卸式连接；通信组件2通过可滑动的数据接口22与数据处理器3可拆卸式连接。本发明的心率血氧仪主要分成三个部分：采样模块11、通信组件2和数据处理器3；采样模块11主要用于采集脉搏信号并将采集后的信号传输至通信组件2中，通信组件2将从采样模块11得来的数据信号进行运算整理得出最终数据，并将得出的最终数据传输至数据处理器3中，最终测试结果能从数据处理器3中读取，例如，当数据处理器3为智能手机时，手机APP上进行进一步处理、显示等操作，接着APP将测试结果通过手机网络发送至远程服务器用作数据统计等。在整个测试过程中有两级传输，第一级传输是采样模块11通过柔性传输线12与通信组件2连接，第二级传输是通信组件2通过数据接口22与数据处理器3连接。本发明的心率血氧仪是通过测试手指的脉搏变化来得到最终的数据结果，在测试时，需要将手指与采样模块11相接触，而人体手指是相对灵活的部位很容易造成抖动，而这样子的抖动就很容易造成数据的不准确，为了保证最终数据的准确性，因此，将采样模块11、通信组件2和数据处理器3分开设计，而非整体设计，这样能将因手指抖动造成的数据失真问题分级消散。

本发明的心率血氧仪主要有两个优点，一是便于携带，体积小，便于携带体现在本发明的心率血氧仪在不是使用的时候能全部收纳在外壳21中，二是读取的数据准确，本发明为了减小手指的晃动对心率血氧仪造成的影响，设计有两级保护，第一级保护体现在柔性传输线12，柔性传输线12能抵消掉大部分因手指晃动而对心率血氧仪施加的外力，第二级保护是通过可滑动的数据接口22，保证了数据接口22与数据处理器3在连接固定性能。

柔性传输线在本发明中是一个连接和/或传输的概念，在某些情况下，柔性传输线可以是纯机械的连接，将两个物品连接起来，在某些情况下，柔性传输线中可以提供电力传输，为柔性传输线的两方建立电力连接，其中一方可以向另一方提供电能，或者双方可以有电力互传，在某些情况下，柔性传输线中可以提供数据传输，为柔性传输线连接的两方同时提供电力和数据连接，其中一方可以向另一方提供电能或传递数据信号，或者双方可以有电力以及数据信号的互传，在某些情况下，柔性传输线中的电力传输线路，可以被作为感应回路。

采样模块11，采样模块11与柔性传输线12相连，柔性传输线12具有传输心率血氧信号的采集数据接口13，采集数据接口13与数据处理器可拆卸式连接。本发明的采样器采用平面反射式方法对心率血氧进行测量，突破传统透射式测量方式，可以用于成人脑电血氧信号和胎儿血氧检测，打破领域局限性，拓展了心率血氧测量的应用范围。

具体的说，在测试时，需要将手指与采样器相互接触，但是为了保证测试数据的准确性，在测试的过程中需要保证手指不干扰到心率血氧仪，也就是说人体的手指十分灵活，在测试的时候很容易造成抖动，从而干扰到心率血氧仪测试数据的准确性，因此，本发明采用柔性传输线12将通信组件2和采样模块11，由于柔性传输线13具有一定的柔软度，因此，可以抵消到一部分手指对数据处理器的干扰。

采样模块11包括不透光的底板111，位于底板111上设置反射式心率血氧传感器112、红外光源113和指示灯114；作为优选的，红外光源113和指示灯114为同一个LED灯，或者红外光源113与指示灯114相互独立；作为优选的，底板111为黑色隔片，黑色隔片有助于提高信号质量，反射式心率血氧传感器112相比红外光源113靠近柔性传输线，这样更有利于加快传感器传输速度，另外，黑色隔片四周为圆角，能保证手指在测试的时候不被黑色隔片划伤，更加安全。采样模块11整体尺寸为长度25mm、宽度15mm高度7mm。黑色隔片的布局分为四周圆角矩形环和传感器与LED的黑色挡板。圆角矩形环和黑色挡板的内径均为2mm，传感器区域为13mm*11mm，LED指示区域为8mm*11mm。产品外壳需要为传感器提供保护，传感器投影区域需采用对红光和红外光透光良好的材料，外壳和传感器贴合紧密，可以加树脂填充。JFH111传感器与LED之间加入黑色不透光隔片，有助于提高信号质量。

在测试时，将手指按压在采样模块11上，此时手指的指面能与反射式心率血氧传感器112相接触，同时也能按压住红外光源113和指示灯114，当红外光源113通电后，反射式心率血氧传感器112能接收到手指上的脉搏变化，从而将接收到的信号通过柔性传输线1传输至数据处理器中。指示灯114还能起到提示手指是否放置到位的提示作用。另外，反射式心率血氧传感器112的投影区域为对红光和红外光透光良好的材料制成，反射式心率血氧传感器112的投影区域是指当手指按压住采样模块11时，红外光源113通过手指反射到反射式心率血氧传感器112上的区域，此区域由红光和红外光透光良好的材料制成能使反射式心率血氧传感器112接收或者读取到的数据更为准确。

数据处理器3为智能终端，数据处理器3与采样模块11之间设置通信组件2，通信组件2包括外壳21，外壳21设有与智能终端连接的数据接口22和与采样模块可拆卸式连接的串口23。这样子的可拆卸连接能大大减小了整个心率血氧仪的体积，而分级式设计则是为了便于携带心率血氧仪。外壳为21长度70mm宽度20mm高度50mm的长方体圆角结构；串口23为4针母接口，该母接口几何中心与长边面的几何中心重合，外形尺寸为长度13mm宽度5mm深度10mm的嵌入型结构。而对应于采样模块11的4针采集数据接口，外形类似于U盘结构，外形尺寸为长度12mm宽度4mm深度12mm，确保能够合适插入母接口。

为了便于收纳采样器，让采样器与其他部件可以收纳在一起，外壳21设有容纳腔211，容纳腔211具有容纳采样模块11与柔性传输线12的空间,作为优选的，容纳腔211具有封盖212，封盖212与外壳21通过螺纹连接，或者，封盖212与外壳21紧配合，或者，封盖212与外壳21铰接。也就是说封盖212是能够打开或者闭合的，当封盖212打开时，采样器能从容纳腔211中拿出或者放入；而当封盖212闭合时，采样器被保存在外壳21上的容纳腔211中，即在不使用时，通信组件2和采样器时共同被收纳的。容纳腔211直径为30mm，封盖212直径为32mm，以便于能够完全覆盖容纳腔211。容纳腔211内部分为两部分，外部为圆形绕线部分，用于放置采集数据线，圆形绕线部分为宽度为4mm的圆环，深度为10mm，绕线结束后内部为采样模块11放置位置，由于采样模块尺寸为长度25mm宽度15mm高度7mm，故该位置尺寸为长度26mm宽度16mm高度8mm，存放结束后，外部为直径32mm的封盖212盖上存储位置，封盖212为矩形手动开盖装置，尺寸为7mm*3mm。使用该装置以防闲置使用时采样模块脱落。

数据接口22位于外壳21的第一端面213，串口23位于外壳21的第二端面214，第一端面213与第二端面214相对，容纳腔211位于外壳21的第三端面215，第三端面215分别与第一端面213、第二端214相邻；作为优选的，容纳腔211是内凹的腔体，封盖212关闭容纳腔时，封盖212与第三端面215齐平，外壳21呈长方体，容纳腔211为圆柱形腔。作为优选的，第一端面213长度70mm，宽度20mm。

通信组件2包括外壳21、控制器和数据接口22，外壳21的上开设有移动槽24，数据接口22可滑动地设置于移动槽24内；作为优选的，控制器设置于外壳内，控制器包括单片机。本发明的心率血氧仪为便携式的，主要包括两个部分，一是采集模块11；二是通信组件2；采集模块11与通信组件可拆卸式连接。普通心率血氧检测仪包含以下部分：测试采样模块、数据处理模块、数据显示模块、数据传输模块、电源模块；本发明为了实现便于携带这个目的，减小心率血氧仪的体积，本发明的的心率血氧仪是没有数据显示模块和电源模块，而这两个模块被数据处理器代替，而本发明中的数据处理器为智能终端；而智能终端通常为智能手机或者电脑等。本发明采用手机APP等软件取代仪器的按键设置模块、数据显示模块以及数据上传模块等，采用手机或电脑供电，测试仪内部不需要电池，将心率血氧检测仪生产成本压缩到不到原来的一半，人机交互、使用体验提升到智能设备的水平，减少电池使用降低了对环境的污染。为了保证心率血氧仪数据的准确性，数据接口22可滑动地设置于移动槽24内，当在使用心率血氧仪测试时，在测试时，需要将手指与采集模块11相互接触，但是为了保证测试数据的准确性，在测试的过程中需要保证手指不干扰到心率血氧仪，也就是说人体的手指十分灵活，在测试的时候很容易造成抖动，从而干扰到心率血氧仪测试数据的准确性，数据接口22是能沿着移动槽24相对滑动的，因此，可以抵消到一部分手指对数据处理器的干扰，保证了数据接口22与数据处理器不易松动，从而保证了数据的准确性。

为了实现数据接口22是能沿着移动槽24相对滑动的，外壳21内设有托体25，托体25为设置于外壳内壁的凸条，托体25的一端设有下凹部251，下凹部251容纳数据接口22位于外壳21内，下凹部251能实现数据接口22的收纳，也就是在不使用使用心率血氧仪时，数据接口22是位于下凹部251中的，而需要使用心率血氧仪测试时，可以将数据接口22推动至移动槽24中，作为优选的，移动槽24长度为52mm宽度为20mm高度为12mm。具体地说，外壳21内设置有能够支撑数据接口22组件移动的Z字形托体25，托体25包括下凹部251和平行部252；下凹部252能与外壳21的内壁形成一个用于收纳数据接口22的腔体；数据接口22能沿着平行部252平行移动；也就是平行部252与移动槽24平行，从而实现数据接口22的收纳或移动。

外壳21包括第一端面213、第二端面214和第三端面215；移动槽24位于外壳21的第一端面213，外壳21的第二端面214设有开口，第二端面214与第一端面213相邻，数据接口22位于下凹部251时，数据接口22的拨动面27对准开口，作为优选的，数据接口22与接口底座26相连，作为优选的，接口底座26的长度为15mm，宽度为10mm，高度为10mm，托体25托住接口底座26，拨动面27设置于接口底座26上，当数据接口22需要被拨动至移动槽24时，只需要轻轻拨动数据接口22的拨动面27即可。另外，数据接口22位于外壳21的第一端面213，串口23位于外壳21的第二端面214，第一端面213与第二端面214相对，容纳腔211位于外壳21的第三端面215，第三端面215分别与第一端面213、第二端214相邻；作为优选的，容纳腔211是内凹的腔体，封盖212关闭容纳腔时，封盖212与第三端面215齐平，外壳21呈长方体，容纳腔211为圆柱形腔。

移动槽24的表面设有齿槽间隔的阻尼部241，接口底座26的阻尼面设有跟移动槽啮合的啮合部261，阻尼面241与拨动面27相邻；作为优选的，阻尼部241的齿在俯视方向呈半圆形。这样子的设计能使得数据接口22在被外力推动时，阻尼部24和啮合部261能相对移动，而当外力被撤除时，阻尼部241和啮合部261就能相对被固定，也就是阻尼部241和啮合部261之间存在较大的摩擦力，在心率测试时，数据接口22与外壳21时相对固定的，也就是说数据接口22在撤销外力的作用情况下，数据接口22在移动槽24内是停止滑动的，而在测试时，可能会产生略微的作用力使得外壳21晃动；阻尼部241和啮合部261又能沿着移动槽24相对晃动，从而保证数据接口22与智能终端固定，也就是阻尼部241和啮合部261将外壳21的晃动抵消了，从而保证了数据接口22与智能终端固定。

采样模块11设置于外壳21表面; 采样模块11可拆卸式的与通信组件2相连，采集模块11设置跟采样模块通信的串口。数据处理器3为智能终端，数据处理器3与采样模块11之间设置通信组件2，通信组件2包括外壳21，外壳21设有与智能终端连接的数据接口22和与采样模块11可拆卸式连接的串口23。这样子的可拆卸连接能大大减小了整个心率血氧仪的体积，而分级式设计则是为了便于携带心率血氧仪。

本发明采用平面反射式方法对心率血氧进行测量，突破传统透射式测量方式，可以用于成人脑电血氧信号和胎儿血氧检测，打破领域局限性，拓展了心率血氧测量的应用范围。现有跟手机、电脑等智能设备进行数据交互许多采用数据线的形式进行连接，由于每个型号的手机数据接口位置不一样，当设备和手机接插到一块会出现不方便手持操作手机、容易误撞导致公头损坏或者根本就连接不到一块的情况而无法很好的使用设备。本发明通过滑动USB数据接头，携带方便无需另外携带配件，连接可靠不易损坏，可以适用手机数据传输接口在手机的不同位置的情况便于使用。另外，普通心率血氧检测仪包含测试采样模块、数据处理模块、按键设置模块、数据显示模块、电源管理模块。按键设置模块、数据显示模块、电源管理模块以及检测仪人机交互部分占据了该仪器接近一半的生产成本，即使这样也很难将人机交互优化达到手机端的人机交互水平，导致传统的心率血氧检测仪使用过程中用户体验不佳且生产成本居高不下；本发明采用手机APP取代仪器的按键设置模块、数据显示模块以及数据上传模块等，采用手机供电，测试仪内部不需要电池，将心率血氧检测仪生产成本压缩到不到原来的一半，人机交互、使用体验提升到智能设备的水平，减少电池使用降低了对环境的污染。目前市场上智能型心率血氧检测仪将测试数据传输到远程服务器上均采用以下通信方式：蓝牙、WIFI、GPRS、3G、4G、5G，该几种通信方式都存在电磁污染，较大的电子辐射量会人体健康产生影响、使用过程中配置复杂导致使用门槛较高；然而本发明解决了上述问题，通信采用跟手机直接连接的通信方式；在使用过程中只需将本发明插到手机的数据传输接口，即可自动唤醒手机APP,开始正常测量无需繁杂的操作；测量数据传送到服务器只需要通过手机中的流量或者手机WIFI即可完成，基本不会产生流量费用。

当需要使用本发明设备时，将采样模块11从通信组件2的外壳21中取出并将采样模块11与通信组件2连接，接着将数据接口22沿着移动槽24滑动，并将数据接口22于手机等智能设备连接；诊断测试时，首先将本发明控制设备插入手机数据传输接口中，手机中的配套APP被自动唤醒。当要准备进行心率血氧测量时，将手指食指肚放于采样模块11的反射式心率血氧传感器112处，另一只手按手机界面“开始检测”按钮，然后会听到“嘀”的声音提示仪器开始检测，随着手机界面测量时间的倒计时完成，当前心率血氧实时数据的测试结果由本仪器发送到手机APP上，手机APP显示测试结果数据，然后将检测结果通过手机网络发送到服务器上，完成测试，手机APP提示拔出测试仪，手机进入测试前状态。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种基于智能手机的心率血氧仪；包括采样模块、通信组件和数据处理器；其特征在于：采样模块通过柔性传输线与通信组件可拆卸式连接；通信组件通过可滑动的数据接口与数据处理器可拆卸式连接；

数据处理器为智能终端，数据处理器与采样模块之间设置通信组件；

所述通信组件包括外壳，外壳设有与数据处理器连接的数据接口和与采样模块可拆卸式连接的串口；

所述采样模块包括不透光的底板，位于底板上设置反射式心率血氧传感器、红外光源和指示灯；

所述外壳设有容纳腔，容纳腔具有容纳采样模块与柔性传输线的空间；

所述通信组件包括外壳、控制器和数据接口，外壳的上开设有移动槽，数据接口可滑动地设置于移动槽内；

所述外壳内设有托体，托体为设置于外壳内壁的凸条，托体的一端设有下凹部，下凹部容纳数据接口位于外壳内；

所述移动槽位于外壳的第一端面，外壳的第二端面设有开口，第二端面与第一端面相邻，数据接口位于下凹部时，数据接口的拨动面对准开口；

所述移动槽的表面设有齿槽间隔的阻尼部，接口底座的阻尼面设有跟移动槽啮合的啮合部，阻尼面与拨动面相邻；

所述阻尼部的齿在俯视方向呈半圆形；

所述外壳内设置有能够支撑数据接口组件移动的Z字形托体，托体包括下凹部和平行部；下凹部能与外壳的内壁形成一个用于收纳数据接口的腔体；数据接口能沿着平行部平行移动；

在测试时，将手指按压在采样模块上，此时手指的指面能与反射式心率血氧传感器相接触，同时也能按压住红外光源和指示灯，当红外光源通电后，反射式心率血氧传感器能接收到手指上的脉搏变化，从而将接收到的信号通过柔性传输线传输至数据处理器中。

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